申请日2015.07.31
公开(公告)日2015.11.18
IPC分类号C02F1/52; B01J20/20; C02F1/28
摘要
本发明涉及一种焦化废水混凝吸附剂，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝20-50份，硫酸铝10-50份，聚合氯化铝亚铁5-20份，活性炭5-20份。获得的焦化废水混凝吸附剂能够有效去除焦化废水生化出水的残留COD和色度，达到直接或间接(熄焦)排放标准，解决了焦化废水的生化出水COD、色度难去除，难以达到排放标准要求的问题。
权利要求书
1.一种焦化废水混凝吸附剂，其特征在于，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝20-50份，硫酸铝10-50份，聚合氯化铝亚铁5-20份，活性炭5-20份。
2.根据权利要求1所述的焦化废水混凝吸附剂，其特征在于，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝25-40份，硫酸铝20-45份，聚合氯化铝亚铁10-20份，活性炭10-20份。
3.根据权利要求2所述的焦化废水混凝吸附剂，其特征在于，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝30份，硫酸铝40份，聚合氯化铝亚铁15份，活性炭15份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的焦化废水混凝吸附剂，其特征在于：所述活性炭为木质活性炭，活性炭粒度为200目。
5.根据权利要求4所述的焦化废水混凝吸附剂，其特征在于：所述活性炭的亚甲基兰吸附值≥200mg/g，碘吸附值≥900mg/g。
6.一种如权利要求1所述的焦化废水混凝吸附剂的用途，其特征在于：所述焦化废水混凝吸附剂用于焦化废水的生化出水的处理。
7.根据权利要求6所述的焦化废水混凝吸附剂的用途，其特征在于：所述焦化废水的生化出水COD为500~1000mg/L，所述焦化废水混凝吸附剂的使用量为3000-8000ppm。
说明书
焦化废水混凝吸附剂及其用途
技术领域
本发明涉及一种混凝吸附剂，尤其涉及一种焦化废水混凝吸附剂，同时，本发明还涉及该焦化废水混凝吸附剂的用途。
背景技术
焦化废水是煤热加工过程产生的，来自炼焦过程中的洗煤、熄焦、副产品加工和精制等环节，同时在煤气净化和化工产品回收过程中也有部分废水产生。焦化废水来源有：(1)煤高温裂解和荒煤气冷却产生的剩余氨水废液，此为焦化厂主要排放源，所排废水量占全厂排放量的一半以上，其水质复杂，组分种类繁多且污染物浓度较高，除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、萘、吡啶、喹啉、蒽和其它稠环芳烃化合物等，是目前较难处理的废水之一;(2)煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽排水等，所含污染物为酚、氰及其它COD组分等，不含氨且污染物浓度相对较低;(3)煤焦油、精苯及其它工艺过程的排水，所含污染物为酚、氰及其它COD组分等，水量较少，污染物浓度较低。焦化废水因煤质不同、产品不同、生产工艺不同造成废水性质差异大，且成分复杂，含有大量难降解无机物、有机物和有毒有害物质，其中无机物主要以铵盐的形式存在，包括(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4HS、NH4CN、NH4(COO)NH4、(NH4)2S、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4SCN、(NH4)2S2O3、NH4Fe(CN)3等;有机物以酚类化合物为主，包括苯酚、酚的同系物及萘、蒽等多环类化合物，另外还有二氮杂苯、氮杂苊、吡啶、喹啉、吲哚等杂环类化合物。焦化废水经生化处理后，虽然出水中酚、氰、BOD基本能达到排放标准，可是出水仍然含有大量有机化合物，而且生化出水中的COD都是大分子难降解物质，主要是多环芳烃、杂环芳烃，B/C比由生化前0.5-0.6降低至0.3以下，而B/C比在0.3以下就认为是不可生物降解的;除烷烃类外，许多有机物含有烯键、羧基、酰胺基、磺酰胺基和硝基等生色团，并且含有-NH2、-NHR、-NR2、-OR、-OH和-SH等助色团，它们相互作用造成生化出水色度仍然很高;此外，这些基团又都是极性的，使出水中有机物易溶于水，在水中发生高度的分散作用，从而生成难于脱色的水溶液或胶体溶液，致使色度及COD含量一般难以满足排放要求。目前焦化厂执行炼焦化学工业污染物排放标准GB16171-2012要求直接排放COD小于100mg/L，间接排放COD小于150mg/L，一般焦化厂正常情况下二级生化处理通常COD在200~500mg/L，但实际运行中往往进水水质差，其COD超出要求范围，造成生化出水COD达到500~1000mg/L，远远不能达到排放要求，必须进行再处理。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于处理焦化废水生化出水的焦化废水混凝吸附剂。
为实现上述目的，本发明的焦化废水混凝吸附剂，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝20-50份，硫酸铝10-50份，聚合氯化铝亚铁5-20份，活性炭5-20份。
聚合氯化铝用于吸附、凝聚废水中造成高COD的物质，硫酸铝用于吸附、交联废水中的大分子物质如苯系物、苯并芘、多环芳烃等，聚合氯化铝亚铁用于络合废水中的硫化物、氰化物，活性炭用于吸附废水中1.5nm以下的悬浮颗粒和显色因子，上述组分在焦化废水中吸附、络合各种杂质的同时，因聚合氯化铝亚铁中的Fe2+具有与Al3+共聚的特性会不断与聚合氯化铝、硫酸铝中的Al3+进行吸附、碰撞，破坏焦化废水在吸附处理过程中的价电平衡，利于聚合氯化铝、硫酸铝和聚合氯化铝亚铁这些铝盐混凝剂的网捕沉降，再加之聚合氯化铝亚铁因Fe2+与Al3+形成的共聚物具有枝杈粗短紧实且规整的形态，使得铝盐混凝剂在沉降过程易形成紧实的块状絮体，加快沉降速度，而且在沉降过程极易网捕悬浮的活性炭颗粒，从而有效去除焦化废水的COD，降低色度。混凝吸附剂中各组分对杂质的作用充分结合，实现对焦化废水的快速、高效处理。
作为对上述方式的限定，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝25-40份，硫酸铝20-45份，聚合氯化铝亚铁10-20份，活性炭10-20份。
作为对上述方式的限定，其组分按质量份数计包括：聚合氯化铝30份，硫酸铝40份，聚合氯化铝亚铁15份，活性炭15份。
作为对上述方式的限定，所述活性炭为木质活性炭，活性炭粒度为200目。
活性炭粒度过大，吸附性能差;粒度过小，沉降性能差;限定活性炭粒度，要求活性炭颗粒至少90%达到200目，使混凝吸附剂的处理效果最优。
作为对上述方式的限定，所述活性炭的亚甲基兰吸附值≥200mg/g，碘吸附值≥900mg/g。
亚甲基兰吸附值越高活性炭的脱色能力越强，碘吸附值越高活性炭对小分子物质的吸附去除能力越强。
同时，本发明的焦化废水混凝吸附剂的用途是用于焦化废水的生化出水的处理。
将本发明的焦化废水混凝吸附剂加入到焦化废水的生化出水中，在pH7.0-9.0的水质环境下，聚合氯化铝水解形成[AlO4Al12(OH)24]7+和[Al30O8(OH)56(H2O)24]18+的结构形态，通过吸附电中和与架桥作用，凝聚生化出水中高COD物质;硫酸铝水解形成以Al13(OH)345+为主的结构形态，通过价电配位结合及静电吸附作用，交联生化出水中的苯系物、苯并芘、多环芳烃等大分子杂质;活性炭吸附生化出水中轻质、细小的悬浮颗粒及显色因子;聚合氯化铝亚铁水解形成Fe-OH-Al结构，一方面络合焦化废水中难降解的硫化物、氰化物形成胶束团，另一方面Fe2+因电荷特性，与聚合氯化铝、硫酸铝的Al3+相互吸引、碰撞，破坏体系的电荷平衡，使铝盐混凝剂利于沉降，沉降的同时由于聚合氯化铝亚铁的共聚物结构特性即共聚物枝杈粗短紧实且形态规整，使得铝盐混凝剂在沉降过程易形成紧实的块状絮体，加快沉降速度，而且在沉降过程极易网捕悬浮的活性炭颗粒，从而有效去除焦化废水中的COD，降低色度。混凝吸附剂中各组分对杂质的作用充分结合，实现了对生化出水中难降解、难沉降污染物的高效去除，处理后的生化出水，能够快速澄清，满足直接或间接(熄焦)排放标准。
作为对上述方式的限定，所述焦化废水的生化出水COD为500~1000mg/L，所述焦化废水混凝吸附剂的使用量为3000-8000ppm。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的焦化废水混凝吸附剂能够有效去除焦化废水生化出水的高COD和色度，在使用3000-8000ppm时能将焦化废水的生化出水COD降至100mg/L或150mg/L以内，达到直接或间接(熄焦)排放标准，色度降至50倍或80倍以内，满足一级或二级排放标准，解决了焦化废水的生化出水COD高、色度难去除，难以达到直接排放或熄焦标准要求的问题。
具体实施方式
实施例一
本实施例涉及一组焦化废水混凝吸附剂，其组分配方如下表所示：
实施例1.1-1.4为本发明所述的焦化废水混凝吸附剂，实施例1.5-1.7为组分配比不在本发明范围内的混凝吸附剂，用于与实施例1.1-1.4进行效果对比。本发明所述的焦化废水混凝吸附剂为固体产品，将各组分物质称取后，混匀，即得焦化废水混凝吸附剂。
实施例二
本实施例涉及实施例一中的混凝吸附剂用于焦化废水生化出水的处理效果实验。实验操作如下：取某焦化厂的生化出水(其COD:820mg/L，色度：160倍)，在搅拌或曝气状态下加入3000-8000ppm的焦化废水混凝吸附剂，保持搅拌或曝气15-20min后，静置沉降1h，取上清液测定COD及色度，结果如下表：
由上表试验结果可见，焦化废水的生化出水经本发明的混凝吸附剂再处理后COD降至100mg/L或150mg/L以内，可以直接排放或熄焦，色度降至50倍或80倍以内，满足一级或二级排放标准。本发明的焦化废水混凝吸附剂中以聚合氯化铝30g、硫酸铝40g、聚合氯化铝亚铁15g、活性炭15g构成的混凝吸附剂最佳，对焦化废水生化出水的处理效果最好。
实施例三
本实施例涉及活性炭性能对焦化废水混凝吸附剂使用效果的影响，按实施例1.1的组成配制混凝吸附剂，不同之处在于采用的活性炭性能不同，如下表所示：
由上表实验结果可见，混凝吸附剂对COD和色度的去除效果受活性炭粒度、亚甲基蓝吸附值、碘吸附值的影响，当活性炭粒度为200目，处理效果最佳，粒度过大，吸附性能差，粒度过小，沉降性能差;当活性炭亚甲基蓝吸附值低于200mg/g，碘吸附值低于900mg/g时，对COD和色度的去除效果稍差，当亚甲基蓝吸附值高于200mg/g，碘吸附值高于900mg/g时，处理效果有所增加，但经济成本也相应增加，因此根据实际处理情况选择亚甲基兰吸附值≥200mg/g，碘吸附值≥900mg/g。
